CST 眼圖仿真實(shí)例（補(bǔ)充1）：IBIS-AMI之Statistical方法

來(lái)源：CST仿真專家之路更新時(shí)間：2024-06-23 閱讀：

IBIS-AMI用于完整的SerDes信道性能分析：

本期介紹IBIS-AMI的Statistical流程。該流程是眾多IBIS-AMI模型支持的流程中最基礎(chǔ)的一個(gè)，發(fā)射Tx和接收Rx的dll都只有AMI_Init這個(gè)函式，然后算出信道的脈沖響應(yīng)和AMI均衡器的眼圖改善效果。

我們以2022版的自帶案例為例，介紹IBIS-AMI 統(tǒng)計(jì)流程的操作步驟：

先簡(jiǎn)單介紹這個(gè)案例有什么，該案例用4端口的SPICE模型模擬信道：

案例的仿真任務(wù)分三部分，第一個(gè)“Tran1”是Transient任務(wù)，用來(lái)啟動(dòng)IBIS和獲得模擬信道的特征，該特征就是step response階梯響應(yīng)。第二個(gè)“IbisAmi_Statistical”是IBIS-AMI任務(wù)，最后一個(gè)“Eye_Diagram_Statistical”是后處理眼圖工具，因?yàn)槲覀兊牧鞒淌荢tatistical統(tǒng)計(jì)法，所以需要眼圖工具。

下面詳細(xì)介紹流程。

Step1. 準(zhǔn)備IBIS AMI文檔

IBIS AMI 模型由描述電氣特性的傳統(tǒng)的IBIS模型文件（*.ibs）、包含編譯后算法的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件（*.dll/*.so）以及參數(shù)描述文檔（*.ami）三個(gè)文件共同構(gòu)成。簡(jiǎn)單解釋就是，IBIS-AMI比傳統(tǒng)IBIS多了數(shù)字信號(hào)處理部分。所以用戶一般有6個(gè)供應(yīng)商提供的文檔，傳輸端的.ibs,.ami和.dll, 接收端的.ibs, .ami和.dll, 如果一個(gè).ibs包括兩端，那么就是5個(gè)文檔。

我們需要確保這些文檔都在一個(gè)文件夾下，然后拖拽.ibs文件進(jìn)電路界面，其他文檔將自動(dòng)拷貝進(jìn)入cst項(xiàng)目。比如，自帶案例項(xiàng)目文件夾中可查看其使用的IBISAMI文檔：

Step2. 建立SerDes電路模型（可包括3D）

比如自帶案例的簡(jiǎn)單信道模型:

實(shí)際操作也可以用Touchstone、分析模型、3D仿真模塊來(lái)建立比如PCB加封裝這樣完整的端到端的信道。

這里的帶箭頭的IBIS模塊是之前拖拽進(jìn)來(lái)的.ibs，我們叫參考模塊。另外兩個(gè)AMI模塊是指向它的，因?yàn)檫@一個(gè)IBIS包括了Tx和Rx內(nèi)容。這里需要搞清楚模塊的名稱，比如Tx這個(gè)IBIS-AMI模塊目前叫“IBIS1”，Rx那個(gè)就是“IBIS2”，這些名稱在下一步的Transient任務(wù)中需要。

Step 3. 計(jì)算階梯響應(yīng)Step Response

添加Transient任務(wù)：

設(shè)置Tmax和采樣數(shù)量：

這里的采樣需要是線性采樣，用的UI是0.1ns，所以每個(gè)bit采樣是1600/100=16。這個(gè)要依據(jù)AMI供應(yīng)商提供的說(shuō)明書。Transient任務(wù)激勵(lì)Port1一個(gè)足夠長(zhǎng)的pulse作為step信號(hào)：

確保我們的IBIS發(fā)射和接收的階梯信號(hào)結(jié)果合理：

Step 4. 添加IBIS-AMI 任務(wù)

任務(wù)設(shè)置中，定義UI=0.1，選擇Statistical流程，發(fā)射和接收要選擇對(duì)應(yīng)的IBIS模塊名稱，然后Channel選擇上一步的Transient任務(wù)名稱Tran1。

這步先不需要更新IBIS-AMI任務(wù)，等下一步之后再更新計(jì)算。該任務(wù)會(huì)基于上一步Transient任務(wù)計(jì)算出來(lái)的信道Step Response階梯響應(yīng)，進(jìn)一步計(jì)算具有IBIS-AMI處理效果的Impulse Response脈沖響應(yīng)和Step Response階梯響應(yīng)。

Step 5. AMI參數(shù)查看和設(shè)置

我們當(dāng)然可以直接開(kāi)AMI 文檔查看和修改參數(shù):

也可以在上一步的IBIS-AMI任務(wù)中查看和修改:

以下是該自帶案例用的IBIS-AMI參數(shù)，不同AMI文檔內(nèi)容有差別。

Tx 的AMI參數(shù)：

可見(jiàn)該IBIS-AMI的Tx只支持Init_Returns_Impulse函式；是個(gè)InitOnly 模型。模型目前使用自適應(yīng)FFE前饋均衡器。

Rx的AMI參數(shù)：

可見(jiàn)該IBIS-AMI的Rx也是支持Init_Returns_Impulse函式；是個(gè)InitOnly 模型。目前使用自適應(yīng)CTLE連續(xù)時(shí)間線性均衡器，自適應(yīng)DFE判決反饋均衡器，具有時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)CDR。

這兩個(gè)界面中，可以對(duì)Model_specific參數(shù)進(jìn)行修改，但是Reserved_Parameters是不可修改的。這里的IBIS-AMI是有詳細(xì)的說(shuō)明書的，以后我們?cè)僬野咐敿?xì)介紹內(nèi)容。

Step 6. 仿真IBIS任務(wù)，查看Impulse Response脈沖響應(yīng)結(jié)果

更新仿真任務(wù)獲得結(jié)果：

接收處的脈沖響應(yīng)Impulse Response：

階梯響應(yīng)Step Response:

這里的階梯響應(yīng)和之前的Transient任務(wù)計(jì)算的階梯響應(yīng)不要混淆，二者名稱一樣，但是內(nèi)容有一差別。之前的step響應(yīng)是沒(méi)有AMI據(jù)衡器的；這里的step響應(yīng)結(jié)果有AMI均衡器，用于下一步的眼圖計(jì)算。

其實(shí)仔細(xì)看能看出來(lái)均衡器效果，比如Post_Tx的上升沿調(diào)整與電壓下降，都是FFE均衡的效果。

這里的三個(gè)信號(hào)，Analog channel，Post_Tx和Post_Rx,分別對(duì)應(yīng)Impulse Response下面，Tx:AMI_Init下面，和Rx:Ami_Init下面的三個(gè)位置。再回憶數(shù)字信號(hào)處理流程：

也就是說(shuō)，Post_Tx考慮了Tx的均衡器，Post_Rx考慮了Rx的均衡器，Analog Channel沒(méi)有均衡器。三個(gè)都是接收端的結(jié)果，不要被“Tx”誤導(dǎo)。

Step 7. 眼圖工具Statistical設(shè)置

這里我們添加了兩次眼圖工具，分別用Analog channel和Post_Rx的step信號(hào)來(lái)獲取眼圖。

Step 8. Statistical眼圖結(jié)果

更新眼圖工具后處理，獲得結(jié)果：

沒(méi)有AMI均衡器的眼圖（analog channel）緊閉和根本不漏水的浴盆圖：

有AMI 均衡器的眼圖（Post_Rx）和浴盆圖：

可見(jiàn)AMI均衡器的效果能夠加大眼寬眼高，加寬浴盆開(kāi)口。

小結(jié)：

1. IBIS-AMI比傳統(tǒng)IBIS多了數(shù)字信號(hào)分析，需要仿真的流程分Statistical統(tǒng)計(jì)流程和Time Domain時(shí)域流程（Transient）。

2. 根據(jù)AMI文檔中介紹的Tx和Rx支持的函式來(lái)判斷該IBIS-AMI模型可用于什么流程的仿真。本案例介紹的是基礎(chǔ)的Statistical。

3. 根據(jù)AMI的用戶手冊(cè)（說(shuō)明書）定義采樣、忽略位數(shù)、均衡器參數(shù)等等。眾多均衡器在本案例中的AMI文件參數(shù)中使用，這里并沒(méi)有詳解，只是注重于流程。以后有機(jī)會(huì)再解釋AMI參數(shù)和均衡器細(xì)節(jié)。

4. CST的AMI流程（statistical）簡(jiǎn)單說(shuō)就是Transient任務(wù)加上IBIS-AMI任務(wù)，最后眼圖工具后處理。